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分布式供能是中国“十二五”能源战略重点华贲华南理工大学天然气利用研究中心2012年11月8日.北京SouthChinaUniversityofTechnologySouthChinaUniversityofTechnology2012中国天然气分布式能源国际高峰论坛主要内容一、当前中国能源战略目标重点是提高能效和保障供应二、由热电联产向分布式冷热电联供能源系统的发展三、CHP和CCHP的“大”与“小”的界定和选择依据四、借鉴国外、分析国情，辨明中国发展DES/CCHP之路五、区域型DES/CCHP是中国电力发展的需要六、现有热电联产CHP改造为CCHP潜力不能忽视七、分布式供能随着核能与可再生能源增长的发展八、小结：当前进一步推进天然气分布式供能的着力点一、当前中国能源战略目标重点是提高能效和保障供应一、当前中国能源战略目标重点是提高能效和保障供应控制地表温升不超过2°C全球CO2排放量到2020年达峰值，307/320亿tCO2/a;2030年降到240-260亿tCO2/a;到2050年则降至100亿tCO2/a;左右（1990年的一半）但是，30亿人口的新兴国家工业化。IEA预计2030年世界能源需求将比2005年增加60%。一、当前中国能源战略目标重点是提高能效和保障供应IEA：2010全世界碳排放总量已达306亿吨，人均4.37吨；2011年316亿吨，逼近2020年的控制指标320亿t/a.2010年中国排放CO267亿t/a，人均4.86吨，超过世均。2911年增加9%，达74亿吨占全世界总增量70%。2011年4月夏威夷监测站：CO2浓度已达394.97ppm.控制气候变化，减排CO2，是人类可持续发展的硬约束中国政府承诺：2020年碳强度降低40-45%，形势严峻。一、当前中国能源战略目标重点是提高能效和保障供应产业结构、能源结构、能效决定能源强度ε和碳强度κ产业结构调整的关键是转变经济增长方式、落实科学发展提高能效：的转变:一次能源：煤70%向天然气、可再生能源转型传统先进：天然气DES/CCHP，能效70%一、当前中国能源战略目标重点是提高能效和保障供应“十二五”能源规划与“十一五”的比较一次能源煤石油天然气核能和新能源总计“十一五”701848100(31)“十二五”6517711100(41)规划消耗量3952600亿t/a亿t/a亿m3/a“十二五”新增电煤5.7+煤化工耗煤6.3亿=12亿t/a，已超过“十二五”净增煤耗7.5亿t/a的量。“十二五”没有煤用作新区的燃料；石油增量不敷交通运输增长需要。工业和建筑物燃料只能靠天然气；交通运输也需气代油-6+6水、风、核—95%用于发电一、当前中国能源战略目标重点是提高能效和保障供应2011年GDP按可比价格增长9.2%。总能耗增7.35%34.89亿tce/a。能源弹性系数0.8，比“十一五”的0.576高出38.9%。能源强度ε1.017，仅比2010年下降1.6%。高能耗、高污染行业的增长GDP增长：化学原料和制品14.7%、钢材12.3%、10种有色金属10.6%、水泥16.1%“”两个转变落实不够。停留在传统模式没有出路！---后4年必须完成整个5年任务.问题：1、下游市场用户如何用得起天然气？2、能源利用效率如何较大幅度？3、天然气电如何经济地上网？一、当前中国能源战略目标重点是提高能效和保障供应表2009/2020年中国天然气消费构成统计和预计，单位：%用户类别发电和能源部门工业燃料建筑物燃料民用燃气工业原料运输燃料200920237202010202025251020515NGV燃料---汽柴油民用气---LPG工业原料---石油对天然气价格的承受能力较强。发电和工业、建筑物燃料----煤价格承受能力最弱，依靠CCHP提高能效来改进。二、由热电联产向分布式冷热电联供能源系统的发展二、由热电联产向分布式冷热电联供能源系统的发展1、摆脱热电联产的思维定势，树立冷热电联供的科学理念热电联产CHP是上世纪燃煤时代的能源技术，比分产是一大进步：CHP=发电上网+抽低压蒸汽指标：热电比但不管蒸汽是否高能低用。例：1MPa蒸汽供暖。天然气冷热电联供是气体能源时代、能源转换到终端利用的全过程大系统优化的技术。而迄今流行的思维定势：CCHP=CHP+蒸汽吸收制冷是过于简单化的理解二者的关系可以概括为：CCHP=CHP+科学用能、系统优化指标：能效70%2019/8/1211传统模式与分布式冷热电联供模式比较主供电系统辅助供电系统供热系统燃气系统制冷/热水系统制冷/热水系统主供电系统辅供电制冷供热热水燃气燃气系统传统方式冷热电联供方式二、由热电联产向分布式冷热电联供能源系统的发展“分布式能源DES”是英文“DistributedEnergySystem”直译。它的核心特征是藉冷热电在负荷中心就地直供实现最高能效，因而必须建设在冷、热、汽、电负荷中心。按核心或本质特征应翻译成“分布式供能系统”或“分布式冷热电联供能源系统”，不拘于联产热电。能源：化石能源、可再生能源、工业余热均可；转换：燃气轮机、内燃机、燃料电池、锅炉；终端供应技术：直接换热、热泵、吸收或压缩制冷目标：最高的能源利用效率，最低供能成本，最少碳排放DES/CCHP的典型流程“温度对口，梯级利用”的科学用能、系统优化PG6391C，41780kW天然气117690kW烟气，574.40C428.6t/h3.43MPa，4350C15000kW燃气轮机`PG6391C，41780kW天然气117690kW烟气，574.40C428.6t/h燃气轮机`3.43MPa，4350C15000kW63t/h63t/h蒸汽,0.5MPa电网电力蒸汽蒸汽吸收制冷冷冻水压缩制冷生活热水地表水1350C烟气大气热泵采暖制冷生活热水电供蒸汽2019/8/1214项目实例：清远华侨工业园25km2、12万人1个能源站3个区域供冷站（在负荷中心），若干个热水供应站（在酒店和住宅负荷中心1万人/个）2019/8/12152019/8/1215预测2020年冷热电联供系统节能和减排指标供能形式电力工业蒸汽生活热水空调冷能年供应量126633.2万kWh72万t225.84万t33763.2万kWh总能耗常规分供59.3万吨标煤/aCCHP36.2万吨标煤/a；能效：48.8%CCHP节能量21.3万吨标煤/a；能效：77.5%CO2排放量常规分供156.71万t/aCCHP66.07万t/aCCHP减排量90.64万t/a三、CHP和CCHP的“大”与“小”的界定和选择依据三、CHP和CCHP的“大”与“小”的界定和选择依据能源转换设施的集中（大）与分散（小）是相对的一次能源基荷煤电天然气发电水电光伏发电风电集中单台0.5—1GW60—360MW百MW十MW几MW大电站若干GW百MW几百—千MW-----GW分散小300—350MW十MW50MWkWMW终端能源供应系统集中（大）与分散（小）那个好？没有争议。百MW级的集中供暖系统优于10MW的小锅炉和0.1MW的户式壁挂炉。百t/h级的大工业锅炉集中供蒸汽优于10t/h级的小锅炉供汽。区域供冷DCS优于分体空调或中央空调。三、CHP和CCHP的“大”与“小”的界定和选择依据“分布式冷热电联供能源系统”的经济规模不是越大越好，而是由就地直供的冷、热水和蒸汽的经济输送距离决定按照一个能源站带几个DCS的模式,（建设部规范：DCS的5-12°C冷水输送距离1.5km）蒸汽和采暖热水的经济输送距离8--10km10kV电力经济输送距离2km,110kV以上远得多。区域型DES/CCHP可以覆盖几十km2的范围，依据人口和产业规模，电力装机可达百MW级。三、CHP和CCHP的“大”与“小”的界定和选择依据DES/CCHP的本质特征是“分布式冷热电联供能源系统”规模大小不是DES的本质特征。但规模与效率密切相关区域型DES/CCHP是较大型前置机组与高效城市集中供热/区域供冷的结合。效率和经济性优于MW级小系统。但不是任何地方和条件都能够构建较大的、区域型DES.西方国家1970年代在老城区建构DES受条件限制。1、城市功能区布局，2、冷热蒸汽管道路由，3、开发商的规划权限。所以数量上小型居多。当前中国发展区域型DES/CCHP的挑战和机遇30年快速发展形成的600多个城市面临土地和人口困局，在工业化、城市化中期进一步科学发展之路是在近郊规划建设若干新工业区或新城区。全国上千个新区是2015—2020大部分增量经济所在之地人多地少的中国，新区工业、商业中心和住宅三种功能区集成布置，使冷、热、电、汽等终端耗能有可能实现大规模的分布式天然气高效联供DES/CCHP。通过大幅度提高能效，实现天然气代煤，保障天然气下游市场拓展，和经济发展的能源供应；也降低了气电成本。这是中国能源系统集成创新的历史性机遇。区域型DES实例：（1）深圳光明新区2×9FDES/CCHP21345电厂选址2012年光明新区居住人口约为80万，156平方公里按照光明新区的规划，到2020年新增居住用地136.1公顷，规划综合医院10处，修建多个星级宾馆集中供生活热水的经济供应半径可达10km，2012年主要供应半径5km内的光明高新区,光明中心区,公明中心区,将石服务区,玉田服务区，满足30万人需求（2）珠海横琴新区冷热电联供能源站向26KM2、25万人的横琴岛商住、工业、旅游区和澳门大学提供综合能源供应服务。与传统方式比较能效提高61%达80.1%，CO2排放降低57%澳门大学横琴冷热电联供能源站2019/8/1223株洲职教城规划建设内容：13.9km2，2020年22-28万人;1个能源站5个区域供冷站若干个热水供应站（在酒店和住宅负荷中心，1万人左右/个）能源站能效从58.5%提高到81.8%近期北区开发地块近期南区开发地块60km250万人规划开发面积与8km2起步区规划区域九龙工业园(2)广州中新知识城2015—2030年能源规划2019/8/1225启动区总体发展规划：15.1km2，11万人;建设用地1070万m2。规划建设内容：1个能源站,3--6台ML6000航改机组4个区域供冷站（在负荷中心）若干个热水供应站（在酒店和住宅负荷中心，约1万人/个）四、借鉴国外、分析国情，辨明中国发展DES/CCHP之路借鉴国外、分析国情，辨明中国发展DES/CCHP之路为什么美国商用建筑物DES/CCHP绝大部分都是小型的，但却有很大的经济效益，而中国迄今大部分“楼宇型”、“用户型”DES/CCHP都赔钱呢？中美两国工人工资以本国货币计算数额差不多。但美国天然气价只有20-30美分/m3，中国是人民币2-4￥/m3；每kWh电价在美国同每m3气价差不多，而在中国是气价的1/4左右。DES的核心设备—燃气轮机或内燃机---在美国是用美元计价的，进口到中国后其人民币价格就高了6-7倍。中国发展DES的最大障碍是天然气价格与电价未完成计划经济向市场经济的转变。必须依据国情探索自己发展之路。系统形式装机（MW）容量比（％）系统数（座）数量比（％）平均装机（MW）联合循环211042.8272.878.1锅炉/蒸汽134127.2606.122.4燃气轮机93318.910410.69.0内燃机50610.377078.60.7其他360.7191.91.9总计49261009801005.02000美国商用DES/CCHP(总装机5GW)型式的比较另有1016座工业CHP/CCHP,总装机45.5GW,平均45MW2012年美国3738座CHP/CCHP中100MW的198个，占座数的0.05%，占装机总量的65%。四、借鉴国外、分析国情，辨明中国发展DES/CCHP之路发展不同规模的分布式供能项目对全国能源效率的影响在“十二五”期间增量经济主要所在的新区全面推广DES/CCHP1000个能效